非正常眼軸眼前節參數測量和IOL度數計算公式研究進展

梁嬌嬌，張 堅，嚴 宏

0引言

非正常眼軸眼是指眼軸小于22mm或大于26mm，其在臨床白內障手術眼前節參數測量及人工晶狀體(intraocular lens，IOL)度數計算公式的選擇中具有挑戰性。與正常眼軸相比，常用的IOL度數計算公式對非正常眼軸眼屈光預測準確性較低，最近一項大型多中心研究指出，全眼軸范圍內，常用的IOL度數計算公式屈光預測誤差在±0.50D內的手術眼僅占72%～80%，超過95%的手術眼屈光預測誤差在±1.00D內[1]。目前，新型光學生物測量儀和個體化IOL度數計算公式的研發和應用，使非正常眼軸患者術后屈光更加精確[1-2]。非正常眼軸患者白內障術后能否獲得最佳屈光狀態是臨床醫生關注的重點。本文針對非正常眼軸白內障患者術前眼部參數測量及IOL度數計算公式的選擇近3a最新相關研究進展進行綜述。

1眼部生物測量儀

白內障術前使用光學生物測量代替A超作為眼軸長度(axial length，AL)的測量方法正成為主流。IOL Master 500和Lenstar LS 900分別基于部分相干干涉(partial coherent interference，PCI)和光學低相干反射(optical low-coherence reflectometry，OLCR)原理，目前為臨床常規使用。基于掃描源光學相干斷層掃描(swept-source optical coherence tomography，SS-OCT)原理的測量儀包括IOL Master 700、OA-2000和Argos，在不影響軸向分辨率的情況下提供了更大的成像范圍，具有高度組織穿透能力，對超過90%的嚴重晶狀體混濁及后囊下性白內障有較高的測量精度[2]。IOL Master 700以1055nm可調激光波長(波長范圍1035～1095nm)的SS-OCT和多點式曲率計結合；OA-2000結合了SS-OCT和Placido盤，具有高靈敏度和高信噪比；Argos使用1060nm波長和20nm帶寬的掃描源技術，在校準時生成從角膜到視網膜的實時2D圖像以增加測量的可信度，在測量時使用各組織折射率將光學距離轉換為幾何距離[3]。

1.1術前AL的測量AL測量的準確性是影響患者術后屈光不正的最重要因素。研究認為0.1mm AL測量誤差將導致術后0.25～0.27D的屈光誤差[4]。Dong等[5]對PCI設備與接觸式超聲測量不同AL亞組進行比較，PCI設備測量長眼軸組(AL>25mm)的AL比超聲測量結果長0.04±0.12mm，而在正常眼軸組和短眼軸組(AL<22mm)中，AL值分別比超聲測量結果短0.05±0.08、0.10±0.08mm。首先可能因兩者分辨率不同，超聲測量AL精確度為0.12mm，而PCI設備僅為0.012mm。其次，超聲與PCI設備測量軸不同，超聲測量人眼的解剖軸，PCI設備測量人眼的光學軸(相對于解剖軸水平傾斜約5°，垂直傾斜約1°)，更加接近光線傳播路徑。與超聲測量相比，PCI設備測量AL更精確，更加符合人們對屈光性白內障手術的追求，然而，對于后囊下性白內障患者的AL獲得，PCI設備遜于超聲。

對于PCI及SS-OCT等不同類型的光學測量儀，測量成功率也有差異。AL測量失敗率增高與后囊下性白內障混濁程度增加有關，后囊下性混濁與核性及皮質性混濁相比，會導致更多的視力損害，甚至在早期便影響對比敏感度，也因更靠近節點，對光線傳播影響最大[6]。瑞利散射即散射量與波長四次方呈反比，波長越長，發生瑞利散射的可能性越小，SS-OCT波長范圍為1055～1060nm，相比于PCI和OLCR(波長分別為840、780nm)，最大限度地減少了光的散射，穿透白內障組織較深，使得SS-OCT設備測量成功率占有顯著優勢，更高的波長會增加成功率，但同時也可能降低掃描的分辨率[7]。基于SS-OCT原理的三種測量儀(IOL Master 700、OA-2000和Argos)在正常眼中參數獲取率無差異，但對伴有白內障的患者差異有臨床意義。Tamaoki等[8]研究所有AL范圍內，伴后囊下性白內障的Ⅳ級核及以上的眼睛中，Argos和OA-2000的AL測量成功率大于80%，而IOL Master 700僅為63.6%。

眼部各光學組織的折射率不同，光線傳播并非直線。若使用眼部各組織折射率計算各組織長度，取各組織長度之和作為AL，則更加接近光線的傳播路徑，而多數測量儀使用等效(同一)折射率測量AL。值得注意的是，非正常眼軸眼與正常眼軸眼相比，眼部各光學組織比例異常，長眼軸眼玻璃體比例相對較長，而短眼軸眼晶狀體比例相對較長，AL與晶狀體占用比(LT/AL)呈負相關，如果折射率最高的晶狀體占用比發生變化，則使用等效折射率測量的AL也會受到影響。Higashiyama等[4]比較Argos與基于PCI原理的IOL Master對亞組AL的測量結果，其中Argos使用各光學組織折射率，IOL Master使用等效折射率，結果表明短眼軸組中，使用Argos測量的AL明顯長于IOL Master測得的AL(22.77±0.43mmvs22.74±0.44mm)；相反，在長眼軸組中，Argos測量的AL明顯短于IOL Master(26.00±1.61mmvs26.05±1.64mm)。Tamaoki等[8]將使用各光學組織折射率的Argos與使用等效折射率的IOL Master 700和OA-2000測量結果進行比較，指出Argos測量AL明顯短于IOL Master 700和OA-2000，也主要集中在長眼軸患者，中、短眼軸患者中差異無臨床意義。Wang等[9]根據眼部各光學組織折射率不同，比較OLCR設備中使用各光學組織折射率測量AL與使用等效折射率測量AL的差異，結果表明，AL≥26mm的長眼軸組，使用各光學組織折射率測量的AL短于使用等效折射率測量的AL約0.29mm，相反，AL≤22mm的短眼軸組，前者長于后者約0.50mm。Wang等[9]同時比較了兩種方式測量AL對不同IOL計算公式預測精確性的影響，使用各光學組織折射率測量的AL相比等效折射率測量的AL可明顯提高多數公式[短眼軸使用Hoffer Q和Holladay 1公式，長眼軸使用Barrett Universal Ⅱ (Barrett)、Haigis、Hoffer Q、Holladay 1和SRK/T公式]的屈光預測精確性，但會降低Olsen公式的精確性。與Cooke等[10]研究結果相似，使用各光學組織折射率測量的AL與使用等效折射率測量的AL相比，前者可提高IOL度數計算公式(SRK/T、Holladay 1、Holladay 2、Hoffer Q和Haigis)的屈光預測精確性，但會降低Barrett公式和Olsen公式的準確性。

既往研究報道基于SS-OCT原理的三種測量儀(IOL Master 700、OA-2000和Argos)之間及與基于PCI原理的測量儀器之間的AL測量結果一致性良好[11-12]。Reitblat等[11]認為分別基于SS-OCT、PCI、OLCR原理的測量儀的測量結果及其結果應用到不同IOL度數計算公式中均有很好的一致性。在測量失敗率方面，Huang等[12]發現基于PCI原理的IOL Master測量AL的失敗率為19.30%，而基于SS-OCT原理的IOL Master 700、OA-2000和Argos測量AL的失敗率分別為2.92%、2.92%和0.58%，但在參數測量方面上述儀器一致性良好。但是，上述研究尚未根據AL亞組分析數據。使用各組織折射率測得的AL可以改善多數IOL計算公式的預測精確性，且基于SS-OCT原理的儀器測量AL失敗率更小，因此，Argos在測量AL方面值得推廣使用。

1.2術前前房深度的測量IOL度數選擇依賴于有效晶狀體位置(effective lens position，ELP)或術后前房深度(anterior chamber depth，ACD)的準確預測，即角膜后表面與晶狀體前表面之間的距離。白內障術后ACD加深，2～6wk趨于穩定，長、短眼軸眼術后ACD的變化趨勢不同。研究認為，AL越短，術前ACD越淺，其術后ACD改變越大；反之AL越長，術前ACD越深，術后ACD改變越小[13]。術后ACD改變越大，越表現為近視漂移；術后ACD改變越小，越表現為遠視漂移，即短眼軸眼術后易發生近視漂移，長眼軸眼術后易發生遠視漂移，因此在白內障術前，醫生應考慮為短眼軸、ACD較淺的患者預留較多遠視度數，長眼軸、ACD較深的患者預留較多近視度數，具體預留度數應根據不同患者平時用眼習慣決定，而不僅僅只關注術后患者視力是否達到1.00D。Yang等[14]發現IOL Master 700 和Argos兩種SS-OCT設備的ACD測量結果一致，但與PCI設備相比，PCI設備測得ACD明顯長于SS-OCT設備所測結果。可能由于測量技術不同，SS-OCT設備在視軸上測量ACD，而PCI設備使用橫向狹縫光束無法在視軸上測量。新一代IOL公式使用ACD作為參數，在ACD測量時選擇SS-OCT設備似乎比PCI設備更可靠，更能準確預測適合患者的屈光度數。

2 IOL度數計算公式的選擇

IOL計算公式不斷發展進步，第四代公式(Haigis、Holladay 2)增加了更多參數，提高了術后ELP預測的準確性。Haigis公式可根據術前ACD及AL，并通過引入a0、a1和a2三個常數預測術后ELP；Holladay 2公式則需要測量包括AL、ACD、角膜曲率(K)、水平位角膜直徑、患者年齡和術前屈光預測術后ELP[1]。較新的公式有Barrett、Olsen、Kane、Hill-RBF公式及在Hill-RBF公式基礎上改進的Hill-RBF 2.0公式等。Barrett公式利用近軸光線追蹤原理，其術后ELP與IOL本身和ACD有關，它的特別之處在于考慮到了不同度數IOL之間主光學面的不同，其適應性更強，可應用于短、中、長眼軸眼。Kane公式結合理論光學、薄透鏡公式和大數據技術進行預測。Hill-RBF公式基于人工智能，不存在計算偏差，Hill-RBF 2.0公式進一步改進，增加了計算極短和極長眼軸范圍[15]。

2.1長眼軸IOL度數計算公式的選擇多數長眼軸IOL度數的計算直接應用第三、四代IOL公式缺乏準確性，會導致屈光不正，尤其是遠視。Wang等[16]建議可以通過使用新一代公式、調整AL、優化晶狀體常數等方法以減少預測誤差。Wang等[17]分析不同IOL公式間平均絕對誤差(mean absolute error，MAE)和預測誤差(prediction error，PE)在±0.50D內手術眼所占比例，對長眼軸白內障患者所用公式準確性進行了Meta分析。MAE為絕對PE的平均值，是確定IOL公式準確性的有效指標，MAE越小，術后未矯正視力越好。Meta分析結果表明，當AL>24.5mm，Barrett公式的MAE顯著小于Holladay 2、SRK/T、Hoffer Q和Holladay 1公式，但與Haigis公式無顯著差異；比較PE在±0.50D內手術眼所占比例時，Barrett高于Haigis及其他公式；但亞組分析發現，AL為24.5～26mm時，Barrett公式的MAE明顯低于Haigis；AL>26mm時，Barrett與Haigis公式的MAE無顯著差異。Rong等[18]通過優化晶狀體常數，將術后1mo的平均誤差(mean error，ME)調整為零，發現AL為28～30mm時，Barrett、Haigis和Olsen公式同樣準確，但AL>30mm時，Barrett公式優于Haigis公式。Haigis公式在長眼軸中的準確性受AL和角膜測量值的影響，而Barrett和Olsen公式的準確性僅受AL的影響。相比之下，Barrett公式是長眼軸IOL度數計算可選擇的最佳公式之一。

為了降低術后遠視屈光誤差，Wang等開發了基于Holladay 1、SRK/T優化后的原始版Wang-Koch AL優化公式及2018年發布的在原始版基礎上改進的改良版Wang-Koch AL優化公式。既往研究認為基于Holladay 1的原始版Wang-Koch AL優化公式適用于AL>27mm的眼睛，AL為25～27mm的眼睛不建議使用[19]。Liu等[20]研究認為，當AL≥26mm時，原始版Wang-Koch AL優化公式產生屈光預測誤差為遠視結果的眼睛百分比(15%～18%)明顯低于所有其他公式(Barrett、Hill-RBF 2.0、Haigis、Holladay 1、SRK/T和改良版Wang-Koch AL優化公式)(28%～91%)，但Barrett、Hill-RBF 2.0公式的平均數值誤差(mean numerical error，MNE)均接近于零，PE在±0.50D內手術眼所占比例最高，且Barrett公式不受異常眼軸的影響。

晶狀體常數優化是通過調整晶狀體常數將算術平均誤差降至零，從而消除系統近視或遠視誤差的數學方法。最近研究認為晶狀體常數優化方法對長眼軸IOL的預測精確度改善有限，在一定的預測誤差范圍內，長眼軸的MAE和PE在±0.5D內手術眼所占比例在系統默認常數(ULIB常數)和優化后的IOL常數之間無顯著差異[21]。長眼軸中改良版Wang-Koch AL優化公式和原始版預測精確度相近，但改良版有遠視傾向。將Wang-Koch AL優化公式與晶狀體常數優化結合使用，明顯使長眼軸屈光預測向近視發展，因此不建議兩者結合使用。Barrett與Wang-Koch AL優化公式有同樣的預測精度。與既往研究相似，Barrett不需要對AL或常數進行優化，且與原始Wang-Koch AL優化公式具有相似的預測精度[2]。

2.2短眼軸IOL度數計算公式的選擇短眼軸IOL公式的準確使用存在爭議，尤其對于眼軸極短的眼睛，IOL度數計算的預測誤差相對較高，僅31%～46%的手術眼PE在±0.50D內[22]。因短眼軸所需的IOL度數較高及IOL與視網膜之間的距離較短，使預測IOL的任何誤差都會對患者屈光造成很大的影響，且誤差來源與角膜曲率較大及前房較淺相關[23]。Wang等[24]對短眼軸白內障患者所用IOL公式的準確性進行Meta分析發現，Haigis公式的預測最準確。G?kce等[25]比較AL<22mm時7個公式預測的準確性，Hoffer Q和Holladay 2公式可產生輕度近視屈光預測誤差，分別為-0.22、-0.23D，Olsen公式產生+0.27D遠視屈光誤差。Carifi等[26]報道Holladay 2公式的MAE值最小。理論上，Holladay 2公式加入了更多的生物參數，ELP的預測及IOL度數估計可能比其他公式更準確，但由于短眼軸中使用Holladay 2公式的樣本量較小，Haigis和Holladay 2公式的使用還需要進一步研究。Roberts等[27]比較Hill-RBF、Barrett和現有的第三、四代IOL公式預測的屈光結果發現，AL<22mm 時，Hill-RBF公式的平均數值誤差略小于Barrett公式，但Barrett的術后預測屈光不正更少。目前關于短眼軸的研究樣本量相對較少，對新一代公式在短眼軸范圍內還需要深入探討。

由于沒有一種高度精確的公式適用于長眼軸或短眼軸、扁平或陡峭角膜、深或淺ACD等一系列不同特征的眼睛，醫生應考慮并使用多種不同眼部特征的公式。最近一項研究比較了5種常用的IOL公式，結果表明，與其他公式相比，Barrett公式的MAE最低，且Barrett公式的PE在±0.50D內手術眼所占比例最多，除Barrett公式外，所有公式預測的屈光不正均與AL顯著相關，且SRK/T公式預測的屈光不正與K值呈負相關，Hoffer Q和Haigis公式預測的屈光不正分別與K值及ACD呈正相關，Haigis和Holladay 2公式預測的屈光不正與IOL厚度呈正相關[28]。Darcy等[29]將10930例白內障患者根據AL分組，研究認為在所有AL范圍內，Kane公式比其他公式更準確，更新后的Hill-RBF 2.0和Holladay 2優化公式比更新前的預測結果更好，且Hill-RBF 2.0公式優于之前一致認為最精確的Barrett公式。Connell等[30]將Barrett與Kane、Hill-RBF 2.0、Holladay 2- AL優化公式進行比較發現，所有AL范圍內，Kane公式的MAE最小，比其他公式更能準確預測術后屈光狀態，但沒有大樣本量的長眼軸和短眼軸亞組以進行充分地統計比較。

3小結

光學生物測量技術及IOL度數計算公式仍在不斷發展，基于SS-OCT原理的IOL Master 700、OA-2000和Argos對白內障患者術前眼部參數測量有很好的一致性，但在AL測量方面，Argos成功率更高，且基于眼部各組織不同折射率測得的AL明顯改善了多數IOL計算公式的預測精度。普遍認為，Barrett公式是長眼軸IOL度數計算最佳使用公式，但目前最新的Kane、Hill-RBF 2.0公式在更大的眼軸范圍內似乎比Barrett公式更準確。對于短眼軸人群的研究樣本量較少，Haigis、Holladay 2、Barrett及最新的IOL公式還需要進一步比較研究。所有這些都將進一步推動屈光性白內障手術向更好的可預見性和患者滿意的屈光狀態及結果發展。